Des physiciens ont créé un fluide avec une « masse négative »!

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Bose-Einstein condensates are used to explore a wide range of fundamental questions in physics (not the apparatus used in the latest research)

Lorsque la matière possède une masse négative, elle accélère vers l’arrière lorsqu’on la pousse vers l’avant. L’idée de son existence date des années 1950. L’existence d’une masse négative, ou plus précisément d’une énergie exotique avec ce type de masse pourrait aider à expliquer certains phénomènes observés dans les étoiles à neutrons ou les trous noirs.

Des physiciens de l’université de l’État de Washington, WSU (États-Unis) affirment avoir créé un fluide qui présente une masse négative comme ils l’expliquent dans un article sur arXiv

Pour créer un tel fluide, le professeur Peter Engels et ses collègues ont refroidi, à l’aide de lasers, des atomes de rubidium à une température à peine au-dessus du zéro absolu. Parce qu’en exploitant l’action mécanique de la lumière particulièrement pure du laser, il est possible de faire chuter la vitesse moyenne d’agitation des atomes. Et il devient possible ainsi d’obtenir ce que les physiciens qualifient de condensat de Bose-Einstein. Un état particulier de la matière dans lequel un grand nombre de particules peut occuper un même état quantique de plus basse énergie appelé état fondamental.

Au cœur du fluide créé par les chercheurs, les particules se déplacent incroyablement lentement. Du moins, du point de vue du physicien des particules. Puisque, de plusieurs centaines de mètres par seconde à température ambiante, les particules ne se meuvent plus, ici, qu’à quelques centimètres par seconde. Et, suivant les principes de la mécanique quantique, elles se comportent comme des ondes. Elles ont également tendance à se synchroniser et à se mouvoir à l’unisson pour former un superfluide, c’est-à-dire un fluide qui s’écoule sans perte d’énergie.

Les chercheurs américains ont également profité des lasers pour piéger les atomes de rubidium dans une sorte de bol virtuel ne mesurant pas plus d’une centaine de microns de diamètre. À ce stade, le rubidium présentait encore une masse classique positive. Alors ils ont fait appel à une seconde série de lasers. L’objectif ? Agiter les atomes d’avant en arrière jusqu’à ce que le bol virtuel précédemment créé se brise. Le rubidium s’en est alors échappé suffisamment rapidement pour que celui-ci se comporte comme s’il avait une masse négative effective.

Les résultats obtenus par les chercheurs américains sont intéressants en ceci notamment que la méthode qu’ils ont employée leur permet d’assurer une certaine maîtrise sur la matière de masse négative créée. De quoi donc étudier son comportement de manière précise, et espérer mettre en œuvre des expériences qui permettraient d’en apprendre un peu plus sur ce qui se joue au cœur des étoiles à neutrons, des trous noirs ou des trous de ver en simulant le comportement d’une matière ou d’une énergie exotique mathématiquement décrit par des équations similaires.

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